：葡萄糖激酶基因突變導(dǎo)致的單基因糖尿病診治專家共識

最新：葡萄糖激酶基因突變導(dǎo)致的單基因糖尿病診治專家共識摘要葡萄糖激酶基因(GCK)失活突變所致的葡萄糖激酶功能障礙導(dǎo)致的糖尿病是單基因糖尿病(MDM)的常見類型，即GCK-MDM，以往常稱為青少年起病的成人型糖尿病(MODY)2型，簡稱MODY2或GCK-MODY。糖尿病有所區(qū)別，因此其管理方案不同，此外，在生命周期的特定階段(如妊娠期)需施行特殊的管理策略。由于臨床醫(yī)師和患者對GCK-MDM認(rèn)的研究成果，對于其診斷、治療、隨訪、并發(fā)癥和合并癥的評估及防治達(dá)致意見，提出相關(guān)建議。葡萄糖激酶基因(glucokinase，GCK)失活突變所致的葡萄糖激酶功能障礙導(dǎo)致的糖尿病是單基因糖尿病(monogenicdiabetesmellitus，MDM)的常見類型，根據(jù)中國2型糖尿病防治指南(2020年版)[1]中糖尿病分型，屬于一種特殊類型糖尿病。GCK基因雜合突變主要表現(xiàn)為青少年起病的成人型糖尿病(maturity-onsetdiabetesoftheyoung，MODY)，以往常稱為MODY2型或GCK-MODY。GCK基因的純合突變或復(fù)合雜合突變則可能導(dǎo)致永久性新生兒糖尿病(permanentneonataldiabetesmellitus，PNDM)，即GCK-PNDM。GCK-MODY的血糖譜、血脂譜、糖尿病相關(guān)慢性并發(fā)癥風(fēng)險與其他類型的糖尿病特點(diǎn)有所區(qū)別，因此其管理方案不同，此外，在生命周期的特定階段(如妊娠期)需施行特殊的管理策略。由于臨床醫(yī)師和患者對本病認(rèn)識不足，導(dǎo)致包括GCK-MODY、GCK-PNDM在內(nèi)的單基因糖尿病的誤診率、誤治率較高[2]。目前國內(nèi)尚缺乏針對GCK基因突變導(dǎo)致的單基因糖尿病的診療并發(fā)癥和合并癥的評估及防治等，由中華醫(yī)學(xué)會內(nèi)分泌學(xué)分會內(nèi)分泌罕見病學(xué)組組織專家，參考國內(nèi)外相關(guān)流行病學(xué)調(diào)查、臨床及基礎(chǔ)研究成果，成一致意見。本共識采用國際上通用的表述推薦強(qiáng)度及證據(jù)質(zhì)量的方法[3,4]，強(qiáng)推薦使BC表示低質(zhì)量證據(jù)，D表示極低情況來決定最佳方案。定義葡萄糖激酶是葡萄糖磷酸化和代謝的第1個關(guān)鍵限速酶，被認(rèn)為是機(jī)體維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)的重要葡萄糖感受器，在調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞分泌胰島素、ɑ細(xì)胞分泌胰高糖素、肝臟葡萄糖代謝和腸促胰素的分泌中起重要作用。其編碼基因GCK的失活突變可導(dǎo)致糖尿病，包括雜合失活突變所致的MODY和純合失活突變所致的PNDM，GCK基因激活性突變可以導(dǎo)致先天性高胰島素性低血糖癥(congenitalhyperinsulinemichypoglycemia，CHI)。GCK-MODY符合常染色體顯性遺傳模式，而GCK-PNDM符合常染色體隱性遺傳模式。GCK-MODY最早于1992年在法國和英國的家系連鎖分析中被發(fā)現(xiàn)[5,6]，此后的研究證實(shí)GCK基因?yàn)镸ODY的常見致病基因關(guān)于疾病的命名，GCK基因突變導(dǎo)致的糖尿病屬于單基因糖尿病的一種類GCK早是在MODY患者中發(fā)現(xiàn)的，因此目前仍沿用GCK-MODY這一名稱，GCK-MODY的特征是輕度、非進(jìn)展性的空腹高血糖，血糖異常通常在出合雜合突變可以導(dǎo)致更為嚴(yán)重的永久性新生兒糖尿病，即GCK-PNDM。本共識采用GCK-MODY的名稱，并重點(diǎn)討論GCK-MODY。流行病學(xué)目前認(rèn)為單基因糖尿病占所有糖尿病的1%~6%[7,8]。根據(jù)歐洲流行病學(xué)常見的分子確診的MODY類型之一，由于種族、年齡、抽樣偏倚等原因，各國報告的GCK-MODY占MODY的比例為10%~60%[10]。有學(xué)者報GCKMODYMODY同人群中的患病率調(diào)查結(jié)果顯示，意外發(fā)現(xiàn)高血糖的兒童中GCK-MODY占比%為MPNDM中占比為2%~3%。GCK基因與GCK-MDM的病理機(jī)制GCK基因位于染色體7p15.3-p15.1，由12個外顯子構(gòu)成，長度45168bp，GCK基因編碼的葡萄糖激酶，也稱為已糖激酶Ⅳ型。研究表明，葡萄糖激酶在肝細(xì)胞和胰島細(xì)胞中特異性高表達(dá)，此外，在中樞神經(jīng)細(xì)胞(下丘腦、垂體)和小腸中也有表達(dá)。由于啟動子和轉(zhuǎn)錄本的不同，外顯子選擇性剪切合成3種組織特異性的葡萄糖激酶同工酶，胰島β細(xì)胞特異性表達(dá)同工酶1(NP_000153.1)、肝細(xì)胞特異性表達(dá)同工酶2(NP_277042.1)和肝細(xì)胞特異性表達(dá)同工酶3(NP_277043.1)[15]。葡萄糖激酶是負(fù)責(zé)糖酵解反應(yīng)的第1步催化酶，催化葡萄糖磷酸化，生成6-磷酸葡萄糖。與其他已糖激酶不同，葡萄糖激酶與葡萄糖的親和力低，并且缺乏6-磷酸葡萄糖反饋性抑制效應(yīng)，因此，葡萄糖磷酸化的效率與生理范圍內(nèi)的葡萄糖濃度成正比。在胰島β細(xì)胞中，葡萄糖激酶作為細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖濃度感受器，通過調(diào)節(jié)葡萄糖進(jìn)入糖酵解途徑的速率實(shí)現(xiàn)對葡萄糖代謝率的調(diào)控，從而達(dá)到調(diào)節(jié)葡萄糖代謝和胰島素分泌的偶聯(lián)作用。在目前已發(fā)現(xiàn)的GCK基因致病性突變分布在胰腺β細(xì)胞GCK轉(zhuǎn)錄本的啟動子和外顯子1a、2-10中，沒有發(fā)現(xiàn)集中的熱點(diǎn)突變。大部分GCK突變是錯義或無義突變，其次是小的缺失和剪接位點(diǎn)突變。GCK基因存在單倍體不足(haploinsufficiency)效應(yīng)，因此，雜合失活性突變能夠?qū)е翯CK-MODY。失活突變對于葡萄糖激酶生物活性的影響主要包括：酶動力學(xué)參數(shù)障礙、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)缺陷影響酶的穩(wěn)定性、同時影響酶動力學(xué)參數(shù)和酶的穩(wěn)定性、影響葡萄糖激酶和葡萄糖激酶調(diào)節(jié)蛋白的相互作用。正常情況下，胰島β細(xì)胞的胰島素分泌在5.5~6.0mmol/L的葡萄糖濃度時最敏感，GCK失活突變導(dǎo)致刺激胰島素分泌的葡萄糖閾值升高，β細(xì)胞mmol/L[17]，但胰島β細(xì)胞本身的胰島素合成功能正常。另外，GCK基因失活突變導(dǎo)致在肝臟中葡萄糖激酶催化的肝糖原合成減少。上述總體效應(yīng)會導(dǎo)致輕度空腹高血糖。如果出現(xiàn)GCK基因的純合突變或復(fù)合雜合失活突變，葡萄糖激酶功能嚴(yán)重受損，則會引起胰島β細(xì)胞在高血糖時胰島素分泌不足，可導(dǎo)致胎兒時期出現(xiàn)嚴(yán)重的宮內(nèi)發(fā)育遲緩，常在出生后幾天內(nèi)即出現(xiàn)顯著高血糖，表現(xiàn)GCK活突變導(dǎo)致葡萄糖激酶對葡萄糖的親和力增加，在較低血糖水平下仍產(chǎn)生了不適當(dāng)?shù)囊葝u素分泌，從而導(dǎo)致低血糖癥。T2DM)的發(fā)病風(fēng)險密切相關(guān)。全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide與之呈連鎖不平衡的位點(diǎn)rs4607517，與個體空腹血糖(fastingplasmaglucose，F(xiàn)PG)水平的調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)[21,22]。臨床表現(xiàn)一、血糖譜GCK-MODY是無癥狀性家族性高血糖最常見的病因[23]，患者通常不會展性的輕度血糖升高，通常FPG在5.4~8.3mmol/L(97~150mg/dl)A水平，糖化血紅蛋白(glycatedhemoglobin1c，HbA1c)約為5.8%~7.6%(40~60mmol/mol)[24]；75g口服葡萄糖耐量試驗(yàn)(oralglucosetolerancetest，OGTT)中糖負(fù)荷后2h血糖(2-hourpostload這種血糖升高的情況一般從出生就存在并且隨著年齡增長維持在穩(wěn)定的水平，盡管HbA1c可能會隨著年齡的增長而增加，但是與一般人群中老齡化的趨勢是平行的[26]?！?0歲GCK-MODY患者的HbA1c一般在5.6%~7.3%(38~56mmol/mol)之間，>40歲患者的HbA1c通常在5.9%~7.6%(41~60mmol/mol)區(qū)間波動[26]。患者一般為無癥狀性輕度高血糖，因此往往被忽視，未明確診斷，或者被誤診為早發(fā)T2DM。多數(shù)患者是偶然檢查時或者因?yàn)槠渌膊12，27]或妊娠期產(chǎn)檢[9]發(fā)現(xiàn)高血糖。值得注意的是，GCK基因突變的存在并不能避免隨增齡發(fā)生的A基因激活性突變導(dǎo)致的先天性高胰島素性低血糖癥患者在晚年發(fā)展為T2DM的風(fēng)險可能升高，但此觀點(diǎn)尚存爭議。二、糖尿病并發(fā)癥GCK-MODY患者發(fā)生糖尿病慢性并發(fā)癥的風(fēng)險較低，其原因有待闡明，但目前認(rèn)為可能與GCK-MODY輕度血糖升高、血糖波動小、較少合并糖尿病特征性的血脂代謝紊亂和肥胖等因素有關(guān)。臨床觀察性研究結(jié)果顯示，GCK-MODY發(fā)生糖尿病微血管并發(fā)癥(糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病腎病)的風(fēng)險遠(yuǎn)低于T2DM患者(分別為1%和36%)，盡管非增殖期視網(wǎng)膜病變的發(fā)生率與T2DM患者無顯著差別，但是威脅視力的增殖期視網(wǎng)膜病變發(fā)生率顯著低于T2DM患者[24，29]。有研究顯示，在平均病程48年的GCK-MODY患者中，81%的視網(wǎng)膜病變被歸類為輕度背景期視網(wǎng)膜病變，此研究中GCK-MODY個體均未出現(xiàn)增殖性視網(wǎng)膜病變、黃斑病變或需要激光治療的視網(wǎng)膜病變[24]。另外1項(xiàng)平均病程19年的GCK-MODY調(diào)查結(jié)果顯示，僅有2例(3%)發(fā)生增殖性視網(wǎng)膜病變，遠(yuǎn)低于T2DM患者組(34例，23%)[30]。同樣，GCK-MODY患者微量白蛋白尿的發(fā)生率與健康人群差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 [24，29]。GCK-MODY中很少合并糖尿病大血管并發(fā)癥，患者的頸動脈內(nèi)冠與正常對照人群相似，均低于1型糖尿病(type1diabetesmellitus，T1DM)和T2DM患者[24，29，32]。三、其他代謝特征GCK-MODY患者大多數(shù)體型中等或偏瘦，體重指數(shù)(bodymassindex，BMI)水平低于T2DM患者[33]，肥胖發(fā)生率與一般人群無差別[10]。GCK-MODY患者具有特征性的血脂譜，甘油三酯通常<1.0mmol/L [34,35]；高密度脂蛋白膽固醇水平高于T2DM患者，而低密度脂蛋白膽固醇水平和血脂代謝異常比例均低于T2DM患者[33]；并且高密度脂蛋白中顆粒較大的α-高密度脂蛋白比例較高[36]。此外，也有研究顯示，GCK-MODY患者的高血壓、代謝綜合征的患病率與一般人群無差異，且顯著低于T2DM患者[32]。GCK-MODY和T1DM、T2DM、妊娠期糖尿病(gestationaldiabetesmellitus，GDM)臨床表現(xiàn)的異同見表1。GDM者中，GCK-MODY患者出現(xiàn)高血糖的孕周更早，F(xiàn)PG更高，且BMI更低[9]。GCK-MODY可以影響胎兒生長，如果父母一方患有GCK-MODY，則胎兒有50%的幾率遺傳GCK基因致病突變。需要注意孕婦和胎兒是否攜帶GCK基因致病突變，可對于妊娠結(jié)局產(chǎn)生不同的影1.GCK-MODY患者妊娠，胎兒遺傳了母親的GCK基因致病突變，胎兒與母親的葡萄糖調(diào)定點(diǎn)同步升高，從而血糖調(diào)節(jié)到更高的區(qū)間。因此，如果母體不應(yīng)用降糖藥物治療，攜帶母體GCK基因致病突變的新生兒通常具有正常的出生體重；若強(qiáng)化降糖，有致胎兒宮內(nèi)發(fā)育不良的可能。2.胎兒未遺傳母親的GCK基因致病突變時，暴露于母體高血糖，可能會刺激胎兒出現(xiàn)高胰島素血癥和胰島素介導(dǎo)的胎兒生長加速[38]。因此，增加GCK相比，未攜帶母體GCK基因致病突變的新生兒出生體重增加550~700g[39,40]。因此，可能需要胰島素等降糖藥物治療的干預(yù)(具體見后文妊娠期的治療和隨訪)。3.當(dāng)胎兒遺傳來自父系GCK基因致病突變或者攜帶新發(fā)的GCK基因致病突變，若妊娠的母親血糖正常，由于胎兒的葡萄糖調(diào)定點(diǎn)將比母體高，可能導(dǎo)致胎兒胰島素分泌減少和胰島素介導(dǎo)的胎兒生長減慢。在這些新生兒常會減少約400~500g，同時出生體重百分位數(shù)也相應(yīng)降篩查推薦意大利、我國等國家的學(xué)者做過一些有益的探索[34，41,42,43,44]，可以作為篩選疑診患者的參考，其中來自英國、意大利和我國的樣本量較多的3。篩查流程見圖1。圖1GCK-MODY診療流程圖MDM、BMI、FPG、HbA1c、胰島相關(guān)自身抗體、家族史等。如果患者同時具有以下①②③的特征，推薦疑診MDM，進(jìn)行MDM基因測序及分子診斷；若患者因測序及分子診斷。具體篩查條件：①35歲以前診斷為糖尿??；②糖尿病自身抗體：谷氨酸脫羧酶抗體陰性，有條件的實(shí)驗(yàn)室完善胰島細(xì)胞抗體、蛋白酪氨酸磷酸酶抗體、鋅轉(zhuǎn)運(yùn)體8抗體、胰島素自身抗體等檢測結(jié)果；③BMI<28kg/m2；④連續(xù)多代有糖尿病家族史(提示常染色體顯性遺傳模式)。對于上述疑診MDM的患者，若同時血糖譜為輕度血糖升高的患者疑診GCK-MODY，推薦進(jìn)行GCK基因測序及分子診斷。由于75gOGTT結(jié)果波動性大，不推薦應(yīng)用75gOGTT2hPG或負(fù)荷后2h血糖與空腹血糖的差值(Δ2hPG)對疑診GCK-MODY進(jìn)行篩查[41，45](1A)。其中輕度血糖升高的標(biāo)準(zhǔn)為FPG5.4~8.3mmol/L(至少2次規(guī)范靜脈血檢測)HbAcGCKMODYGCK-PNDM家族史的患者，對其父母、子女以及兄弟姐妹等一級親屬均推薦進(jìn)行GCK基因測序及分子診斷。推薦采用FPG、BMI作為篩選疑診患者的臨床指標(biāo)(1A)。如果妊娠后持續(xù)空腹高血糖，或盡管母親血糖升高，但是無巨大兒生育史，也存在具體篩查條件：①GDM患者的FPG為5.4~8.3mmol/L(至少2次規(guī)范靜脈血檢測)或HbA1c為5.8%~7.6%；②BMI<28kg/m2；③連續(xù)多代有糖尿病家族史(提示常染色體顯性遺傳模式)?；颊咄瑫r具有①②項(xiàng)，推薦進(jìn)行GCK基因測序及分子診斷，同時具有上述3項(xiàng)，強(qiáng)烈推薦進(jìn)行基因測序及分子診斷推薦應(yīng)用高通量靶向測序技術(shù)進(jìn)行GCK基因或MDM相關(guān)基因測序，可amplification，MLPA)進(jìn)行基因大片段插入或缺失檢測(1A)?；驕y序結(jié)果的分子診斷推薦根據(jù)美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)學(xué)院/分子病理學(xué)協(xié)會(ACMG/AMP)2015版指南和相關(guān)更新細(xì)則對于位點(diǎn)致病性 (pathogenic，P)、可疑致病性(likelypathogenic，LP)、意義不確定的變異(variantofuncertainsignificance，VUS)、可疑良性(likelybenign，LB)和良性(benign，B)。證據(jù)屬性來源于群體等位基因頻率、計(jì)算預(yù)測、功能研究、分離分析、等位基因數(shù)據(jù)等。群體等位基因頻率作為過濾致病變異的重要標(biāo)準(zhǔn)。對于攜帶P/LP雜合突變位點(diǎn)者，結(jié)合臨床特征可診斷為GCK-MODY；系測序和家系連鎖分析，有助于明確突變位點(diǎn)的致病性分級(1B)。對于靶向GCK基因測序未發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)的早發(fā)糖尿病患者，建議進(jìn)行全外顯子基因測序(wholeexomesequencing，WES)或全基因組基因測序(wholegenomesequencing，WGS)及分子診斷，進(jìn)一步探索病因診斷(2B)。與靶向測序比較，WES或WGS得到的結(jié)果信息更全面，但是價格相對昂貴，并且基因測序發(fā)現(xiàn)的突變位點(diǎn)比較多，顯著增加位點(diǎn)注釋和致病性分析的工作量和難度，得出結(jié)果周期延長。GCK-MODY患者的管理一、非妊娠期的治療和隨訪GCK-MODY患者一般表現(xiàn)為輕度無癥狀性高血糖，HbA1c水平接近正常水平上限，且糖尿病并發(fā)癥風(fēng)險低。1項(xiàng)交叉對照研究顯示，口服降糖藥物或胰島素治療不會改變GCK-MODY患者的HbA1c水平[46]。而GCK-MODY患者控制飲食后，可以輕度降低血糖水平和改善葡萄糖耐量需降糖藥物治療，生活方式干預(yù)控制血糖即可(1B)，建議每年復(fù)查1次HbA1c(1B)。關(guān)于GCK-MODY患者的血糖控制切點(diǎn)，仍需要進(jìn)一步的方案可參照《中國2型糖尿病防治指南(2020年版)》相關(guān)章節(jié)[1]。但是需要注意的是，如果有證據(jù)表明患者合并T1DM、T2DM或其他類型糖二、妊娠期的治療和隨訪GCK-MODY的妊娠期血糖管理不能按照GDM的標(biāo)準(zhǔn)一概而論，需要根據(jù)胎兒的基因型有所區(qū)別。1.胎兒未明確基因型：多數(shù)情況下胎兒是否攜帶GCK基因致病突變是未知的。因此，對于父親或母親一方確診GCK-MODY，妊娠期建議從妊娠26周開始每2周連續(xù)行婦科超聲檢查評估胎兒生長狀況[10